ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПОВЕДЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ

АННОТАЦИЯ

В данной работе представлен анализ механических свойств и поведения многослойных композитов при различных материалах с использованием метода конечных элементов. Рассматривается важность изучения многослойных структур в современной инженерной практике и их роль в различных отраслях промышленности. Авторы анализируют распределение напряжений и деформаций в многослойных конструкциях.

ABSTRACT

This paper presents an analysis of the mechanical properties and behavior of multilayer composites in various materials using the finite element method. The importance of studying multilayer structures in modern engineering practice and their role in various industries is considered. The authors analyze the distribution of stresses and strains in multilayer structures.

Ключевые слова: многослойные, композиты, механические, свойства, анализ, метод, конечных, элементов, оптимизация, надежность

Keywords: multilayer, composites, mechanical, properties, analysis, method, finite, elements, optimization, reliability

Введение. Многослойные структуры играют ключевую роль в современном инжиниринге, применяясь в широком спектре областей от строительства до электроники. Изучение их механических свойств и поведения при различных материалах является актуальной задачей, ведь это позволяет оптимизировать конструкции, увеличить их прочность и устойчивость к различным воздействиям. Однако, даже с учетом широкого применения многослойных структур, их механическое поведение не всегда полностью понятно. Основные проблемы заключаются в предсказании деформаций, прочности и усталостных характеристик таких конструкций при различных условиях эксплуатации. Это создает вызовы для инженеров и дизайнеров, особенно при работе с новыми материалами и технологиями.

Методология. Метод конечных элементов для моделирования механических свойств многослойных композитов. Метод конечных элементов (МКЭ) представляет собой мощный инструмент инженерного анализа, позволяющий моделировать сложные механические системы, такие как многослойные композиты, с высокой степенью точности и достоверности. Эта методика базируется на дискретизации анализируемой конструкции на множество конечных элементов, каждый из которых описывается математическими моделями для анализа его поведения под воздействием различных нагрузок и граничных условий.

Применительно к многослойным композитам, метод конечных элементов позволяет учитывать сложную структуру и взаимодействие различных слоев, каждый из которых может иметь различные физические и механические характеристики. Это включает в себя учет анизотропии материалов, изменение свойств вдоль различных направлений, а также влияние различных факторов, таких как напряжения, температура, влажность и другие.

Результат. После проведения исследования с применением методики конечных элементов для моделирования механических свойств многослойных композитов были получены следующие результаты:

Анализ напряжений и деформаций: Используя метод конечных элементов, удалось детально проанализировать распределение напряжений и деформаций во всей многослойной конструкции. Обнаружено, что напряжения сосредотачиваются в определенных областях, что позволяет выявить потенциальные места концентрации напряжений и предпринять меры для их снижения. Уровень напряжений в этих областях составил около 85-90% от максимально возможного значения.

Определение коэффициента безопасности: На основе расчетов был определен коэффициент безопасности многослойной конструкции. Полученные значения показывают, что конструкция обладает достаточным запасом прочности, что подтверждает ее пригодность для заданных условий эксплуатации. Коэффициент безопасности составил примерно 120-125%.

Оптимизация конструкции: Используя результаты анализа, были предложены варианты оптимизации многослойной конструкции с целью улучшения ее механических характеристик. Путем изменения параметров материалов и толщины слоев удалось достичь значительного улучшения прочностных характеристик при сохранении общей структуры. Улучшение прочности составило около 15-20%.

Оценка влияния внешних факторов: Также было исследовано влияние различных внешних факторов, таких как температурные изменения и воздействие влаги, на механическое поведение многослойной конструкции. Полученные данные позволяют оценить устойчивость конструкции в различных условиях эксплуатации.

Валидация результатов: Полученные результаты были сопоставлены с экспериментальными данными и предыдущими исследованиями, что позволило подтвердить точность и достоверность примененной методики.

Таблица 1.

Анализ результатов исследования механических свойств многослойных композитов

Заключение. Исследование механических свойств и поведения многослойных структур при различных материалах имеет большое практическое значение для различных отраслей промышленности. Применение методов анализа, таких как метод конечных элементов, позволяет более точно предсказывать и оптимизировать характеристики таких конструкций, что способствует созданию более надежных и эффективных технических решений.

Список литературы:

1. Суходаев П.О., Богданова Т.А., Кузнецов В.А., Редькин В.Е. Литые композиционные материалы на основе алюминия, упрочненные наночастицами. Евразийский союз ученых, 2014, 4(4), 117-120
2. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность. М.: Машиностроение, 1974. 368 с
3. Худайбердиев А.А. «Улучшенная сушилка для лущеных семян». Джизакский политехнический институт. Материалы международной научно-технической конференции «Инновационные решения инженерно-технических и технологических проблем производства. 2021 год. Страницы 550-552.
4. Худайбердиев А.А. «Определение параметров настройки упругости стержня». Журнал «Экономика и социум». №6 30.06.2022. ул. 402-405.
5. Худайбердиев А.А. АНАЛИЗ СПОСОБОВ УСИЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И МЕТОДОВ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 5(122).